DE10123947A1 - Druckmittelbetätigbare Stelleranordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigbare Stellenanordnung mit einem in einem Stellerzylinder (4) geführten Arbeitskolben (2), der beidseitig mit Druck beaufschlagt ist. Um ein Auswandern des Arbeitskolbens (2) aus seiner Neutralstellung (x = 0) in Folge von Leckagen zu verhindern, wird eine Druckmittelfördereinrichtung (20) vorgeschlagen, die über eine Periode einer harmonischen Bewegung des Arbeitskolbens (2) der Seite des Arbeitskolbens (2), zu der er hin ausgewandert ist, ein Ausgleichsvolumen zuführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigbare Stelleranordnung insbesondere zur Verwendung in einer Hub­ schrauberrotorblattsteuerung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine solche Stelleranordnung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer Einzelblattsteuerung für Hubschrau­ berrotorblätter, einer höherharmonischen Rotorblattsteue­ rung oder auch in einem System zur aktiven Strukturanre­ gung.

An derartige Stellersysteme werden sehr hohe Anforde­ rungen bezüglich Gewicht, Bauraum und Leistungsbedarf ge­ stellt. Dabei müssen jedoch hohe Kräfte übertragen werden können, wobei eine hohe Stellgenauigkeit eingehalten werden muß. Insbesondere bei einem Rotorkopf, bei dem jedem Rotor­ blatt mindestens ein eigener Steller zugeordnet ist, ist zu gewährleisten, daß eine einmal justierte Neutrallage sich während des Betriebs nicht ändert. Da Leckagen in einem hydraulischen Druckmittelsystem nie völlig zu verhindern sind, sind Maßnahmen vorzusehen, die eine Einhaltung der Neutralstellung gewährleisten. Bisherige Ansätze sehen hierzu einen elektrohydraulischen Regelkreis vor. Bei die­ sem wird die Position des Stellers ständig gemessen und mit einer Soll-Position verglichen. Bei einer Soll-Abweichung wird ein Stellsignal zur Ansteuerung eines Leckagenaus­ gleichsventils ausgegeben, welches ein Druckmittelaus­ gleichsvolumen zu- bzw. abführt. Ein solches Reglersystem ist jedoch außerordentlich komplex. Für die Gewährleistung der Sicherheit der elektronischen Systeme muß ein hoher Aufwand betrieben werden.

In der DE G 89 09 165.5 ist eine druckmittelbetätigba­ re Stelleranordnung für Rotorblätter gezeigt, bei dem ein in einem Stellzylinder geführter Arbeitskolben beidseitig mit Druck beaufschlagt ist und durch Druckmittelvolumen­ ströme, die den beidseitig des Kolbens angeordneten Druck­ mittelräumen zuführbar, bzw. entnehmbar sind, axial beweg­ bar ist. Zur Erzeugung der Druckmittelvolumenströme ist eine Verdrängungskörperanordnung vorgesehen, die mit einem einstellbaren Steuerkurvensystem mit mehreren verstellbaren Steuerkurvenelementen zusammenwirkt. Bei einer Drehung des Rotors führen die Verdrängungskörper harmonische Hubbewe­ gungen aus zur Erzeugung von Druckmittelvolumenströmen. Die Druckmittelvolumenströme werden über ein Leitungssystem den Stellern zugeführt. Die Steuerkurvenelemente des Steuerkur­ vensystems werden dabei von entsprechend der Rotorblattan­ ordnung winkelversetzt angeordneten Verdrängungskörpern abgetastet, die den jeweiligen Rotorblättern zugeordnet sind. Demnach ist also nicht jedem Steller ein unabhängiges Steuersystem zugeordnet. Leckagen, die an den Stellern den verschiedenen Rotorblättern verschiedene Werte einnehmen können, können daher also nicht ohne weiteres von dem zent­ ralen Gebersystem ausgeglichen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druck­ mittelbetätigbare Stelleranordnung anzugeben, die eine ein­ mal justierte Neutralstellung während des Betriebs mit ho­ her Genauigkeit einhält.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine, auch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruch aufweisende, druckmittelbetätigbare Stelleranordnung ge­ löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen, sowie Verwendungen der Erfindung, sind durch die Unteransprüche gegeben.

Eine Hin- und Herbewegung zwischen einer ersten Endla­ ge und einer zweiten Endlage des im Stellerzylinder geführ­ ten Arbeitskolbens setzt sich aus einer ersten und einer zweiten Teilhubbewegung zusammen. Dabei entspricht eine Hin- und Herbewegung von der Neutralstellung in Richtung der ersten Endlage und zurück einer ersten Teilhubbewegung und eine Hin- und Herbewegung von der Neutralstellung in Richtung der zweiten Endlage und zurück einer zweiten Teil­ hubbewegung. Der Arbeitskolben wird von zwei Seiten mit Druck beaufschlagt, wobei jeder Seite ein Druckmittelraum zugeordnet ist. Der erste Druckmittelraum weist in der ers­ ten Endlage ein minimales Volumen auf und der zweite Druck­ mittelraum in der zweiten Endlage.

Erfindungsgemäß ist nun eine Druckmittelfördereinrich­ tung vorgesehen, die bei der ersten Teilhubbewegung des Arbeitskolbens dem zweiten Druckmittelraum ein Druckmittel­ volumen entnimmt und die bei der zweiten Teilhubbewegung des Arbeitskolben dem zweiten Druckmittelraum ein Druckmit­ telvolumen zuführt. Die von der Druckmittelfördereinrich­ tung dem zweiten Druckmittelraum zugeführten bzw. entnomme­ nen Druckmittelvolumina sind dabei so bemessen, daß die selben Volumina zugeführt bzw. entnommen werden, solange die harmonische Hubbewegung des Arbeitskolbens um die Neut­ ralstellung herum erfolgt. Tritt eine Leckage auf, die ein Auswandern des Arbeitskolbens aus der Neutralstellung zur Folge hat, folgt daraus, daß die Amplitude einer Teilhubbewegung vergrößert wird, während die Amplitude der anderen Teilhubbewegung verkleinert wird. Die Beträge der geförder­ ten Volumina sind abhängig von den Amplituden der Teilhub­ bewegungen. Die Amplitudendifferenz zwischen den Teilhubbe­ wegungen hat zur Folge, daß dem zweiten Druckmittelraum bei aus der Neutralstellung ausgewandertem Arbeitskolben über eine Periode Druckmittel zugeführt oder entnommen wird. Hierdurch ist gewährleistet, daß die korrekte Neutralstel­ lung von dem Steller wieder eingenommen wird.

Ist die Druckmittelfördereinrichtung mechanisch durch Übertragungsmittel mit dem Arbeitskolben gekoppelt, kann die von der Druckmittelfördereinrichtung aufgenommene Leis­ tung direkt aus der Bewegung des Arbeitskolbens abgegriffen werden. Es ist keine sonstige Steuer- oder Versorgungsein­ richtung für die Druckmittelfördereinrichtung notwendig. Die Stelleranordnung mit der Druckmittelfördereinrichtung kann dann als quasi autarke, selbsteinstellende Baueinheit verwendet werden, die sich sehr gut zum Einbau in ein dre­ hendes System eines Hubschrauberhauptrotors eignet. Bei einer Hubschrauberrotorblattsteuerung für mehrere, gleich­ mäßig am Umfang einer Rotornabe angeordnete Rotorblätter, ist in vorteilhafter Weise jedem Rotorblatt mindestens eine erfindungsgemäße Stelleranordnung zugeordnet. Jede der Stelleranordnungen hält ihre einmal eingestellte Neutral­ stellung mit hoher Genauigkeit, weshalb eine Kombination mit einem Gebersystem in Form einer hydraulischen Verdräng­ ersteuerung, welche im Rotorkopf des Hubschraubers angeord­ net ist, besonders vorteilhaft ist. Bezüglich des Aufbaus und der Verschaltung der hydraulischen Verdrängersteuerung wird auf die Eingangs erwähnte DE G 89 09 165 verwiesen, deren Inhalt von der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung mit erfaßt werden soll.

Zwischen der Kolbenstangenanordnung des Arbeitskolbens und den Rotorblättern des Rotorkopfes sind Übertragungsmit­ tel vorgesehen, so daß die Einstellwinkelbewegung einge­ steuert werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Stel­ leranordnung,

Fig. 2 einen zeitlichen Verlauf einer Stellerbewe­ gung und der zugeordneten Druckmittelvolu­ menströme der Druckmittelfördereinrichtung in Neutralstellung,

Fig. 3 einen zeitlichen Verlauf einer Stellerbewe­ gung und der zugeordneten Druckmittelvolu­ menströme der Druckmittelfördereinrichtung bei einer Abweichung von der Neutralstellung und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Stel­ leranordnung.

In Fig. 1 ist mit 2 ein in einem Stellerzylinder 4 geführter Arbeitskolben bezeichnet. Dabei trennt der Ar­ beitskolben 2 einen ersten Druckmittelraum D1 von einem zweiten Druckmittelraum D2 in dem Stellerzylinder 4. Der Druckmittelraum D2 ist über eine Leitung 6 mit einem steuerbaren, hydraulischen Gebersystem 8 verbunden. Das hydrau­ lische Gebersystem 8 kann aus einer steuerbaren Pumpe oder aber in vorteilhafter Weise aus einer hydraulischen Ver­ drängersteuerung bestehen, wie sie in der DE-G 89 09 165 offenbart ist. Der erste Druckmittelraum D1 ist über eine Leitung 10 an eine Druckmittelquelle 12 mit wenigstens an­ näherungsweise konstantem Druck angeschlossen, welches bei­ spielsweise als druckgeregelte Pumpe ausgebildet sein kann. Hierdurch ist eine hydraulische Vorspannung erzeugt, so daß die Stelleranordnung in zwei Richtungen Kräfte aufnehmen kann, obgleich nur der zweite Druckmittelraum D2 aktiv an­ gesteuert wird. In Folge eines positiven Volumenstroms Q_P vom Gebersystem 8 zum Druckmittelraum D2 führt der Arbeits­ kolben 2 mit der Kolbenstange 14 eine Bewegung nach rechts aus. Ein negativer Volumenstrom Q_P bewirkt eine Bewegung des Arbeitskolbens 2 und der Kolbenstange 14 nach links. Der Volumenausgleich des Druckmittelraums D1 erfolgt dabei über die Leitung 10 zur Druckmittelquelle 12.

In Fig. 1 ist der Arbeitskolben 2 in seiner Neutral­ stellung gezeigt, bei der die Auslenkung x gleich 0 ist. Die Neutralstellung bildet die Mitte zwischen einer ersten Endlage 16 und einer zweiten Endlage 18 zwischen denen der Kolben axial bewegbar ist. In der ersten Endlage 16 weist der erste Druckmittelraum D1 ein minimales Volumen auf und in der zweiten Endlage 18 weist der Druckmittelraum D2 ein minimales Volumen auf.

Zur Erläuterung der Erfindung wird eine Hin- und Her­ berwegung von der Neutralstellung in Richtung der ersten Endlage 16 und zurück als eine erste Teilhubbewegung und eine Hin- und Herbewegung von der Neutralstellung in Richtung der zweiten Endlage 18 als eine zweite Teilhubbewegung bezeichnet.

Treten in dem mit dem Druckmittelraum D2 verbundenen Druckmittelsystem aus dem System hinaustretende Leckagen auf, führte das zu einer ungewollten Auswanderung des Ar­ beitskolbens 2 nach links. Um dies zu vermeiden ist eine Druckmittelfördereinrichtung 20 vorgesehen, die bei der ersten Teilhubbewegung des Arbeitskolbens 2 dem zweiten Druckmittelraum D2 ein Druckmittelvolumen entnimmt und die bei der zweiten Teilhubbewegung des Arbeitskolbens 2 dem zweiten Druckmittelraum D2 ein Druckmittelvolumen zuführt. Solange der Arbeitskolben 2 eine harmonische Bewegung um die Neutralstellung ausführt, sind die dem Druckmittel­ raum D2 zugeführten bzw. entnommenen Volumina über eine Periode der Bewegung des Arbeitskolbens 2 ausgeglichen. Befindet sich der Arbeitskolben, bezogen auf die Neutral­ stellung, während einer Periode zu weit rechts, so wird die erste Teilhubbewegung mit einer vergrößerten Amplitude aus­ geführt, während die zweite Teilhubbewegung mit einer ver­ kleinerten Amplitude ausgeführt wird. Dies hat zur Folge, daß die Druckmittelfördereinrichtung 20, über die volle Periode gesehen, dem Druckmittelraum D2 ein Ausgleichsvolu­ men entnimmt. Infolge dessen wird die Mittellage des Kol­ bens in Richtung der Neutralstellung korrigiert.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird außerdem bei der ersten Teilhubbewegung des Arbeitskol­ bens 2 dem ersten Druckmittelraum D1 ein Druckmittelvolu­ men Q_D1 zugeführt und bei der zweiten Teilhubbewegung dem ersten Druckmittelraum D1 ein Druckmittelvolumen entnommen, wobei bei einer Abweichung von der Neutrallage über eine Periode wiederum ein Ausgleichsvolumen gefördert wird, das die Mittellage des Kolbens in Richtung Neutralstellung kor­ rigiert.

Die Druckmittelfördereinrichtung 20 umfaßt einen ers­ ten Förderzylinder 22 und einen zweiten Förderzylinder 24. Ein Arbeitsvolumen V1 des ersten Förderzylinders 22 ist durch eine Leitung 26 mit dem zweiten Druckmittelraum D2 verbunden. In der Leitung 26 ist ein Einwegeventil angeord­ net, das in Richtung zum ersten Förderzylinder 22 durchläs­ sig ist. Das Arbeitsvolumen V1 des ersten Förderzylin­ ders 22 ist durch eine Leitung 29 auch mit dem ersten Druckmittelraum D1 verbunden. In der Leitung 29 ist ein vorgespanntes Einwegeventil 30 angeordnet, welches in Rich­ tung weg von dem ersten Förderzylinder 22, hin zum Druck­ mittelraum D1 durchlässig ist.

Ein Arbeitsvolumen V2 des zweiten Förderzylinders 24 ist durch eine Leitung 32 mit dem ersten Druckmittelraum D1 verbunden. In der Leitung 32 ist ein Einwegeventil 34 ange­ ordnet, das in Richtung zum zweiten Förderzylinder 24 durchlässig ist. Die Leitung 36 verbindet das Arbeitsvolu­ men V2 des zweiten Förderzylinders 24 mit dem zweiten Druckmittelraum D2. In der Leitung 36 ist ein vorgespanntes Einwegeventil 38 angeordnet, das in Richtung weg von dem zweiten Förderzylinder 24 hin zum Druckmittelraum D2 durch­ lässig ist. Die Vorspannung der vorgespannten Einwegeventi­ le 30, 38 ist dabei so groß, daß sie nicht durch die in den Druckmittelräumen D1, D2 vorherrschenden Druckniveaus über­ wunden werden können.

Die Förderzylinder 22, 24 weisen jeweils einen Kol­ ben 40, 42 auf. Die Stirnflächen 44, 46 dieser Kolben 40, 42 sind mit dem in den Förderzylindern 22, 24 vorherrschenden Drücken beaufschlagt. Der Betrag der Stirnflächen 44, 46 ist wesentlich geringer als der Betrag der Stirnflä­ che 48 des Arbeitskolbens 2. Ein vorteilhafter Wert für den Betrag der Stirnflächen 44, 46 ist 3% des Betrags der Stirnfläche 48. Hierdurch ist es möglich über die Stö­ ßel 50, 52, die mit den Kolben 40, 42 verbunden sind bei geringen Betätigungskräften hohe Drücke aufzubauen, die die Vorspannung der vorgespannten Einwegeventile 30, 38 über­ winden. Entsprechend dem Größenverhältnis der Stirnflächen sind auch die Ausgleichsvolumenströme aus den Förderzylin­ dern 22, 24 klein gegenüber den vom Gebersystem 8 erzeugten Volumenströmen. Die Korrektur einer Abweichung des Arbeits­ kolbens von der Neutralstellung erfolgt daher sehr feinfüh­ lig und genau.

Während der ersten Teilhubbewegung, also während einer Hin- und Herbewegung des Arbeitskolbens 2 von der Neutral­ stellung in Richtung der ersten Endlage 16 ist der Kol­ ben 40 des ersten Förderzylinders 22 an die Bewegung des Arbeitskolbens 2 gekoppelt. Hierbei liegt der Stößel 50 mit seinem linken Ende an der axialen Anschlagfläche 54 des Mitnehmers 56 an. Der Mitnehmer 56 wird von dem auf den Kolben 40 wirkenden Druck gegen die axiale Anschlagflä­ che 54 gedrückt.

Während der Kolben 40 des ersten Förderzylinders 22 also der ersten Teilhubbewegung des Arbeitskolbens folgt, ist der Kolben 42 des zweiten Förderzylinders 24 von der Bewegung des Arbeitskolbens entkoppelt. Er verharrt in sei­ ner rechten Endlage, wobei die axiale Anschlagfläche 58 des Mitnehmers 60 abgehoben ist, also nicht mehr mit dem Stö­ ßel 52 in Kontakt ist. Erst wenn der Arbeitskolben 2 wieder seine Neutralstellung erreicht hat und von dort nach links bewegt wird, liegt der Stößel 52 wieder an der axialen An­ schlagfläche 58 an.

Während der zweiten Teilhubbewegung ist ganz entspre­ chend der Kolben 42 des zweiten Förderzylinders 24 an die Bewegung des Arbeitskolbens 2 gekoppelt, während der Kol­ ben 40 des ersten Förderzylinders 22 entkoppelt ist.

Die Neutrallage des Arbeitskolbens 2 im Stellerzylin­ der 4 kann auf einfache Weise dadurch justiert werden, daß Einstellmittel zur Justage der Lage zwischen den Kolben 40, 42 der Förderzylinder 22, 24 und den axialen Anschlagflä­ chen 54, 58 vorhanden sind. Hierzu ist die axiale Position der Mitnehmer 56, 60 auf der Kolbenstange 14 einstellbar. Alternativ können jedoch auch die Stößel 50, 52 in ihrer Länge durch eine Gewindeverbindung oder dergleichen verän­ derbar sein.

Eine derart mit Einstellmitteln versehene Stelleran­ ordnung erlaubt eine sehr einfache Justage der Einstellwin­ kel der einzelnen Rotorblätter eines Hubschrauberrotors beim Tracking.

In Fig. 1 ist mit Q_D1 der Volumenstrom bezeichnet, der dem ersten Druckmittelraum D1 von der Druckmittelförderein­ richtung 20 zugeführt wird und mit Q_D2 der Druckmittelvolu­ menstrom, der dem Druckmittelraum D2 von der Druckmittel­ fördereinrichtung 20 zugeführt wird. Der Verlauf dieser Druckmittelvolumenströme Q_D1, Q_D2 ist in Fig. 2 über eine Periode t/T dargestellt. Der zeitliche Verlauf 62 der Aus­ lenkung x des Arbeitskolbens 2 entspricht einer Sinusbewe­ gung um die Neutralstellung x = 0. Von t/T = 0 bis t/T = 0,5 führt der Arbeitskolben 2 seine erste Teilhubbewegung aus. Von t/T = 0,5 bis t/T = 1 führt der Arbeitskol­ ben seine zweite Teilhubbewegung aus. Von t/T = 0 bis t/T = 0,25 fließt dem Druckmittelraum D1 ein positiver Vo­ lumenstrom Q_D1 zu, der vom ersten Förderzylinder 22 her kommt. Bei t/T = 0,25 beginnt der zweite Teil der ersten Teilhubbewegung, bei dem der Förderzylinder 22 wieder mit einem Druckmittelvolumenstrom -Q_D2 aus dem zweiten Druck­ mittelraum D2 befüllt wird. Bezogen auf den Druckmittel­ raum D2 entspricht dies einem negativen Volumenstrom Q_D2.

Während des ersten Teils der zweiten Teilhubbewegung von t/T = 0,5 bis t/T = 0,75 wird dem Druckmittelraum D2 wieder ein positiver Druckmittelvolumenstrom Q_D2 zugeführt, der vom zweiten Förderzylinder 24 her kommt. Während des zweiten Teils der zweiten Teilhubbewegung von t/T = 0,75 bis t/T = 1 wird dem ersten Druckmittelraum D1 wieder ein Druckmittelvolumenstrom Q_D1 entnommen, der zur Befüllung des zweiten Förderzylinders 24 dient.

Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, sind die zeitlichen Integrale

gleich Null. Die den Druckmit­ telräumen D1, D2 zu- bzw. abgeführten Druckmittelvolumina sind also während einer Periode ausgeglichen, so daß die Neutralstellung des Arbeitskolbens 2 erhalten bleibt.

Der in Fig. 3 gezeigte Verlauf 64 der Auslenkbewe­ gung x des Arbeitskolbens 2 ist gegenüber dem Verlauf 62 (Fig. 2) um den Betrag Δx verschoben. Das heißt, die Mit­ tellage des Arbeitskolbens 2 ist, bezogen auf die Darstel­ lung Fig. 1, um den Betrag Δx gegenüber der Neutralstellung nach rechts verschoben. Die Amplitude der ersten Teilhubbewegung 66 ist gegenüber dem Verlauf 62 um den Betrag Δx größer, während die Amplitude 68 der zweiten Teilhubbewe­ gung um den Betrag Δx kleiner ist. An den Verläufen der Volumenströme Q_D1, Q_D2 ist erkennbar, daß im Mittel dem Druckmittelraum D1 ein Ausgleichsvolumen zugeführt wird, während dem Druckmittelraum D2 ein Ausgleichsvolumen ent­ nommen wird. Dies spiegelt sich auch in der Darstellung der zeitlichen Integrale

wieder. Diese Aus­ gleichsvolumina bewirken, daß die Mittellage des Arbeits­ kolbens 2, die bei dem Verlauf 64 bei Δx liegt, ein Stück in Richtung der Neutralstellung (x = 0) verschoben wird.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Erfin­ dung, bei welcher die Leitung 29 mit einem Druckmittelre­ servoir verbunden ist. Das hat zur Folge, daß die Druckmit­ telfördereinrichtung 20 bei der ersten Teilhubbewegung des Arbeitskolbens 2 dem Reservoir 70 ein Druckmittelvolumen Q_R zuführt und bei der zweiten Teilhubbewegung des Arbeitskol­ bens 2 dem Reservoir 70 ein Druckmittelvolumen Q_R entnimmt.

Bei dieser Ausgestaltung umfaßt die Druckmittelför­ dereinrichtung 20 einen ersten Förderzylinder 22 und einen zweiten Förderzylinder 24, wobei ein Arbeitsvolumen V1 des ersten Förderzylinders 22 durch eine Leitung 26 mit einem in Richtung zum ersten Förderzylinder 22 durchlässigen Ein­ wegeventil 28 mit dem zweiten Druckmittelraum D2 und durch eine Leitung 29 mit einem in Richtung weg von dem ersten Förderzylinder 22 durchlässigen, vorgespannten Einwegeven­ til 30 mit dem Reservoir 70 verbunden ist.

Das Arbeitsvolumen V2 des zweiten Förderzylinders 24 ist durch eine Leitung 32 mit einem in Richtung zum zweiten Förderzylinder 24 durchlässigen Einwegeventil 34 mit dem Reservoir 70 und durch eine Leitung 36 mit einem in Rich­ tung weg von dem zweiten Förderzylinder 24 durchlässigen, vorgespannten Einwegeventil 38 mit dem zweiten Druckmittel­ raum D2 verbunden.

Bei dieser Ausgestaltung erfolgt die Korrektur der Mittellage des Arbeitskolbens durch Zu- bzw. Abfuhr eines Ausgleichsvolumens zum zweiten Druckmittelraum D2, während das Volumen des ersten Druckmittelraums automatisch durch die Druckmittelquelle ausgeglichen wird.

Bezugszeichen

2

Arbeitskolben

4

Stellerzylinder

6

Leitung

8

Gebersystem

10

Leitung

12

Druckmittelquelle

14

Kolbenstange

16

erste Endlage

18

zweite Endlage

20

Druckmittelfördereinrichtung

22

erster Förderzylinder

24

zweiter Förderzylinder

26

Leitung

28

Einwegeventil

29

Leitung

30

vorgespanntes Einwegeventil

32

Leitung

34

Einwegeventil

36

Leitung

38

vorgespanntes Einwegeventil

40

Kolben

42

Kolben

44

Stirnfläche

46

Stirnfläche

48

Stirnfläche

50

Stößel

52

Stößel

54

Anschlagfläche

56

Mitnehmer

58

Anschlagfläche

60

Mitnehmer

62

Verlauf

64

Verlauf

66

Amplitude

68

Amplitude

70

Reservoir

Claims (13)

1. Druckmittelbetätigbare Stelleranordnung mit einem in einem Stellerzylinder (4) geführten Arbeitskolben (2), der einen ersten Druckmittelraum (D1) von einem zweiten Druckmittelraum (D2) in dem Stellerzylinder (4) voneinander trennt, und in Folge von Druckmittelvolumenströmen Q_P, die den Druckmittelräumen (D1), (D2) zuführbar bzw. entnehmbar sind, axial zwischen einer ersten Endlage (16) und einer zweiten Endlage (18) bewegbar ist, wobei in der ersten End­ lage (16) der erste Druckmittelraum (D1) ein minimales Vo­ lumen aufweist und in der zweiten Endlage (18) der zweite Druckmittelraum (D2) ein minimales Volumen aufweist, und wobei vom Arbeitskolben (2) zwischen den beiden Endla­ gen (16), (18) eine Neutralstellung (x = 0) einnehmbar ist, wobei eine Hin- und Herbewegung von der Neutralstellung in Richtung der ersten Endlage (16) und zurück einer ersten Teilhubbewegung entspricht und eine Hin- und Herbewegung von der Neutralstellung in Richtung der zweiten Endla­ ge (18) und zurück einer zweiten Teilhubbewegung ent­ spricht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckmittelfördereinrichtung (20) vorgesehen ist, die bei der ersten Teilhubbewegung des Arbeitskolbens (2) dem zwei­ ten Druckmittelraum (D2) ein Druckmittelvolumen (∫Q_D2) ent­ nimmt und die bei der zweiten Teilhubbewegung des Arbeits­ kolbens (2) dem zweiten Druckmittelraum (D2) ein Druckmit­ telvolumen (∫Q_D2) zuführt wobei die zugeführten bzw. ent­ nommenen Druckmittelvolumina von der Amplitude der jeweili­ gen Teilhubbewegung abhängen.

2. Stelleranordnung nach Anspruch 1 dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Druckmittelförderein­ richtung (20) bei der ersten Teilhubbewegung des Arbeits­ kolbens (2) einem Reservoir (70) ein Druckmittelvolu­ men (∫Q_R) zuführt und bei der zweiten Teilhubbewegung des Arbeitskolbens (2) dem Reservoir (70) ein Druckmittelvolu­ men (∫Q_R) entnimmt.

3. Stelleranordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Druckmittelförderein­ richtung (20) einen ersten Förderzylinder (22) und einen zweiten Förderzylinder (24) umfasst, wobei ein Arbeitsvolu­ men (V1) des ersten Förderzylinders (22) durch eine Lei­ tung (26) mit einem in Richtung zum ersten Förderzylin­ der (22) durchlässigen Einwegeventil (28) mit dem zweiten Druckmittelraum (D2) und durch eine Leitung (29) mit einem in Richtung weg von dem ersten Förderzylinder (22) durch­ lässigen, vorgespannten Einwegeventil (30) mit dem Reser­ voir (70) verbunden ist, und wobei ein Arbeitsvolumen (V2) des zweiten Förderzylinders (24) durch eine Leitung (32) mit einem in Richtung zum zweiten Förderzylinder (24) durchlässigen Einwegeventil (34) mit dem Reservoir (70) und durch eine Leitung (36) mit einem in Richtung weg von dem zweiten Förderzylinder (24) durchlässigen, vorgespannten Einwegeventil (38) mit dem zweiten Druckmittelraum (D2) verbunden ist.

4. Stelleranordnung nach Anspruch 1 dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Druckmittelförderein­ richtung (20) bei der ersten Teilhubbewegung des Arbeits­ kolbens (2) dem ersten Druckmittelraum (D1) ein Druckmit­ telvolumen (∫Q_D1) zuführt und bei der zweiten Teilhubbewegung des Arbeitskolbens (2) dem ersten Druckmittelraum (D1) ein Druckmittelvolumen (∫Q_D1) entnimmt.

5. Stelleranordnung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Druckmittelförderein­ richtung (20) einen ersten Förderzylinder (22) und einen zweiten Förderzylinder (24) umfasst, wobei ein Arbeitsvolu­ men (V1) des ersten Förderzylinders (22) durch eine Lei­ tung (26) mit einem in Richtung zum ersten Förderzylin­ der (22) durchlässigen Einwegeventil (28) mit dem zweiten Druckmittelraum (D2) und durch eine Leitung (29) mit einem in Richtung weg von dem ersten Förderzylinder (22) durch­ lässigen, vorgespannten Einwegeventil (30) mit ersten Druckmittelraum (D1) verbunden ist, und wobei ein Arbeits­ volumen (V2) des zweiten Förderzylinders (24) durch eine Leitung (32) mit einem in Richtung zum zweiten Förderzylin­ der (24) durchlässigen Einwegeventil (34) mit ersten Druck­ mittelraum (D1) und durch eine Leitung (36) mit einem in Richtung weg von dem zweiten Förderzylinder (24) durchläs­ sigen, vorgespannten Einwegeventil (38) mit dem zweiten Druckmittelraum (D2) verbunden ist.

6. Stelleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Übertragungs­ mittel (14), (56), (58) vorgesehen sind, die die Druckmit­ telfördereinrichtung (20) mechanisch mit dem Arbeitskol­ ben (2) koppeln.

7. Stelleranordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderzylinder (22), (24) jeweils einen Kolben (40), (42) aufweisen, welcher durch ein nach außen geführtes Betätigungsorgan (50), (52) verschiebbar ist, wobei während der ersten Teilhubbewegung des im Stellerzylinder (4) geführten Arbeitskolbens (2) das Betätigungsorgan (50) des ersten Förderzylinders (22) mit der Bewegung des Arbeitskol­ bens (2) gekoppelt ist und das Betätigungsorgan (52) des zweiten Förderzylinders (24) von der Bewegung des Arbeits­ kolbens (2) entkoppelt ist, und während der zweiten Teil­ hubbewegung des im Stellerzylinder (4) geführten Arbeits­ kolbens (2) das Betätigungsorgan (52) des zweiten Förderzy­ linders (24) mit der Bewegung des Arbeitskolbens (2) gekop­ pelt ist und das Betätigungsorgan (50) des ersten Förderzy­ linders (22) von der Bewegung des Arbeitskolbens (2) ent­ koppelt ist.

8. Stelleranordnung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Arbeitskolben (2) des Stellerzylinders (4) mit einer Kolbenstangenanordnung (14, 56, 60) verbunden ist, die axiale Anschlagflächen (54, 58) aufweist, welche den Betätigungsorganen (50, 52) der För­ derzylinder zugeordnet sind, wobei jedes Betätigungsor­ gan (50, 52) jeweils nur während einer Teilhubbewegung des Arbeitskolbens (2) an einer der axialen Anschlagflä­ chen (54, 58) anliegt und von dieser mitgenommen wird und während der anderen Teilhubbewegung des Arbeitskolbens (2) von ihr abhebt.

9. Stelleranordnung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass Einstellmittel zur Justage der Lage zwischen den Kolben (40), (46) der Förderzylin­ der (22), (24) und den axialen Anschlagflächen (54), (58) vorhanden sind.

10. Stelleranordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Druckmittelraum (D1) durch eine Leitung (10) an eine Druckmittelquelle (12) mit wenigstens annäherungsweise kon­ stantem Druck angeschlossen ist, und der zweite Druckmit­ telraum (D2) durch eine Leitung (6) mit einem steuerbaren Gebersystem (8) verbunden ist.

11. Baueinheit, umfassend eine Stelleranordnung nach einem der vorhergenden Ansprüche zum Einbau in ein drehen­ des System eines Hubschrauberhauptrotors.

12. Hubschrauberrotorblatt-Steuerung für mehrere, gleichmäßig am Umfang einer Rotornabe angeordnete Rotor­ blätter, wobei jedem Rotorblatt mindestens eine Stelleran­ ordnung oder eine Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche zugeordnet ist, wobei ein Gebersystem in Form einer hydraulischen Verdrängersteuerung vorgesehen ist, welche im Rotorkopf eines Hubschraubers angeordnet ist, und wobei Übertragungsmittel vorgesehen sind, die die Kolben­ stangenanordnung des Arbeitskolbens mit einem Hubschrauber­ rotorblatt koppeln, zur Einsteuerung einer Einstellwinkel­ bewegung des Hubschrauberrotorblatts.

13. Verwendung der Einstellmittel einer Stelleranord­ nung nach Anspruch 6 zur Justage der Einstellwinkel der Rotorblätter eines Hubschrauberrotors.